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电锅炉房的电气设计
日期:2005-05-17 ?? ??作者:解克勤
一 概述
电锅炉是一种高效、节能、安全可靠、减少环境污染的新型电加热设备。利用它可以将电网夜间低谷电力用于加热水并保温储存,供白天使用或供热。对于充分利用电网低谷电力,增加电力有效供给,提高电网的负荷率是一种非常有效的手段。
电锅炉突出优点如下:
1 电锅炉全套设备占地面积小,不需烟囱、燃料渣堆放场所。产品成套组装出厂, 在现场只需接上电源,水管,即可投入运行,可大大节省基建投资及安装费用。
2 热效率高,输送方便,损失很小。电锅炉运行热效率在95%以上。启停调节方便,比煤锅炉、油锅炉更能节约能源 。电热锅炉与其它锅炉运行费用比较见表1。
几种锅炉运行费用比较表表1
项目名称
煤锅炉
油锅炉
气锅炉
电热锅炉
直热式
蓄热式
热功率
0.7MW
6× Kcal/h
0.7MW
6×Kcal/h
0.7MW
6×Kcal/h
0.7MW
0.7MW
燃料性质
煤
轻油
重油
天然气/煤气
电
电
燃料发热值
5×Kcal/Kg
9×Kcal/Kg
8.5×Kcal/ Kg
860Kcal/KWh
860Kcal/KWh
锅炉热效率
50%
70%
70%
95%
95%
燃料耗量
240Kg/h
95Kg/h
100 / h
734KW/h
734KW/h
燃料价格
0.25元/Kg
2.5元/Kg
4.2元/Kg
1.73元/
0.3元/KWh
0.18元/KWh
每天能耗
600元
2375元
3990元
1700元
2340元
1321元
采暧季
能耗费用
7.2万元
28.5万元
47.8万元
20.4万元
28.19万元
15.85万元
采暧季
每平方米能耗费用
7.2元
28.5元
47.88元
20.4元
28.19元
15.85元
其它费用
排污、清灰、除渣、维修、工人工资
排污、清灰、除尘储油、维修、工人工资
排污、清灰、储气、维修、工人工资
每三到五年更换一次加热管
注:供暧面积以10000M2,采暧以每天10小时计算,采暧季为4个月。因各地区电价参数不同,此表数据仅供参考。
3 自动化程度高、运行安全可靠
一般电锅炉都采用自动控制,快速平稳地控制电加热管组的循环投切。并且具有漏电保护、短路保护、过电流保护、过电压保护、压力超限保护、水位过低保护等多项保护功能。产品实现了机电一体化,不需专职锅炉运行工、节省费用,避免了人为因素的影响而发生事故。
4 保护环境、造福大众
电锅炉不会排出如二氧化硫、二氧化碳等有害气体,无黑烟、灰尘,没有废物需要处理,无噪声、无污染,从环境保护角度来看,最为优越。
5 适用范围广
电锅炉产品规格品种多,可满足各种用途、各种环境和各种条件下的需要。还可根据用户的特殊要求进行加工订货。
二 电锅炉房的主要设备
电锅炉房的主要设备有:电锅炉本体,电锅炉电控柜,蓄热水箱、蓄热水泵、循环水泵、补水泵及其控制箱,软水器等。
电锅炉本体主要由钢制壳体、电加热管、进出水管及检测仪表等组成。电锅炉的加热方式有电磁感应加热方式和电阻加热方式两种。由于电磁感应加热方式为间接加热,因而热效率较低,约为96%。而电阻加热方式热效率高,可达98%。电阻加热方式即采用电阻式管状电热元件加热,在结构上易于叠加组合,控制灵活,更换方便。目前电锅炉基本上都采用电阻式管状电热元件加热。
采用电阻式管状电热元件加热方式,其电气特点是锅炉中的水不带电。但当电热元件漏水或爆裂时,也会使锅炉中的水带电,即称之为漏电。另外,受电热元件绝缘导热层的绝缘程度的影响,电热管也存在着一定的漏电电流。按照国家标准, 漏漏电流应不大于0.5mA。因此,电气线路上都应设漏电保护。
电加热管是电锅炉的心脏,其性能好坏直接关系到电锅炉性能的好坏。电加热管一般选用管状形式,由金属管、电热丝、引出棒、连接座和填料等组成。一般情况下,电加热管使用寿命在10000-30000小时。电加热管的使用寿命主要取决于电加热管的材料,表面热负荷和用户的运行管理水平。电加热管为镍铬不锈钢管材,表面热负荷为6-9 W/cm2。此外,电加热管的额定电功率也是一个非常重要的性能指标。在额定工况下,根据国标规定,电功率偏差绝对值不应大于5%。
电加热管的连接方式,一般采用三相,对称地接成星形(Y)或三角形(△)。根据容量大小分成两组或多组。图1为750kW电锅炉主接线原理图。
电锅炉的控制技术。从电气角度来讲,电锅炉是一台大功率的电力调功设备,锅炉的输出功率越高,电功率的输出也就越大。电功率的输出调节分有级功率调节和无级功率调节两种。无级功率调节适用于调节精度较高的场合,而有级功率调节则适用于调节精度要求较低的场合。由于对电锅炉的输出热功率调节精确度一般要求都不很高,因此国内绝大多数电热锅炉均采用有级功率调节方式。
有级功率调节采用交流接触器控制,无级功率调节则采用可控硅控制。可控硅也可用于有级功率调节,其优点是无机械动作噪声,寿命长。缺点是主回路不能完全关断,过电流和过电压能力差,自身耗电量大,需要强迫散热,价格较高。而交流接触器的优点是可实现主回路电气完全隔离,过电压和过电流的能力较强,自身耗电量小,发热量小,价格便宜。因此,一般电锅炉均采用交流接触器作为控制器件。
电锅炉的加热控制是超大电流的控制,这是与燃油、燃气锅炉和燃煤锅炉控制上的最大差别。电锅炉在控制技术方面有以下几方面特点:
1. 为了减少对电网的冲击影响,采取电加热管组逐级投切方式。各组加热器投切之间
间隔时间叫做逐级投切间隔时间。每组的功率越大,间隔时间越长。因此间隔时间因应根据需要可以任意设定。
2. 为了延长电加热管的使用寿命,尽量使电加热管使用均衡,避免过多地使用管某一组或某几组电加热,。同时由于交流接触器在大电流下工作,也应均衡使用。因此,控制原则是保证每组电加热管总使用时间相同。控制方式采用多级控制,循环投切。即先投者先切,后投者后切,先停的先启动,后停的后启动。这样就可以保证交流接触器的动作次数完全相同,电加热管的工作时间也大致相同。大大延长电锅炉的使用寿命。
3. 容量大的电锅炉电流将达到几百安培甚至几千安培,这么大的强大电流将对电锅炉控制装置产生干扰。因此,需要采取可靠的抗电磁干扰措施。
4.电锅炉的加热控制系统是一个大滞后的二阶惯性系统,采用一般的控制装置很难达到最佳的控制效果,往往产生交流接触器动作频繁,甚至反复振荡。国内已根据这一特点开发研制出了电锅炉电脑控制器。
国内电锅炉的控制方式有四种:(1)手动+温度显示控制仪表控制并温度显示;(2)顺序控制器或PLC控制+温度显示控制仪表控制并温度显示;(3)完全用PLC控制,包括温度输入模块和显示单元(液晶显示或触摸屏显示);(4)专用电锅炉电脑控制器控制并温度显示。由于其控制性能好,功能全,性价比高,得到了普遍应用。
专用电锅炉电脑控制器为一体化机箱,触摸屏操作。触摸屏可实时动感地显示电加热管的运行状态和锅炉系统运行模拟图。还可用数码方式显示温度、压力等参数值,并设有全方位的在线帮助,多级中文弹出式菜单和故障维修指